CH C

2 ( 2 Loge”

On a déjà vu que l'énergie de antenne oscille entre un état électrique et un état magnétique jusqu’à ce que toute cette énergie soit transformée en chaleur et en rayonnement électromagnétique. Dans un circuit fermé, dans lequel les phénomènes électriques peuvent être regardés comme isochrones el quasi slationnaires, dans lequel par suite le courant possède en tout point la même phase et la même amplitude, la valeur maxima de l'énergie magnétique est

Or, dans une antenne linéaire simple, les courbes de courant et de tension le long du fil sont des sinusoïdes Ubu LD) Péxtre mité libre présentant un ventre de tension et le point de mise à la terre un ventre d'intensité; il faut donc remplacer dans l’équation précédente la valeur de J% par la moyenne M(J?). En admettant

| ; que tous les éléments de courant ont la même phase, on a À

T J, = Jocos— 3

E où J, est l'amplitude au ventre de courant et J: Pamplitude à la

distance 3 de la prise de terre. Alors

TZ Je

MGD = f Jé cos ds — me" 2410)

D'après cela, le maximum de l’énergie magnétique dans l’antenne | Marconi est

Jé LES EN 7 watts.

On trouve de même la valeur maxima de l’énergie électrique dans l’antenne. On à pour les tensions le long du fil T E, = E,sin— z Z 0 [ ) d’où 2 l / l / H2C HS CA Ur nl 22 Jz — Reine $ 0 0 2 2

cité C, de l’antenne par unité de longueur par la capacité C, de cetle antenne,

E2 A0 watts.

se Le calcul de la longueur d’onde par la formule de Thomson suppose que le courant possède en chaque point même amplitude et même phase. Or, dans une antenne linéaire, la première condition 3 ; $ n'est pas remplie. Il faut donc faire une transformation de calcul en introduisant la valeur moyenne des amplitudes de courant

’ I 14 2 MO 4) Jocos + da = 2 Jo, et de même pour la terision I : TI 3 MCE, ) — 1) E sin ds = À Ko.

On en déduit la quantité d'électricité emmagasinée dans la capacité de l'antenne

NAN Mint = à AT et, pour Île flux de force magnétique, 2) N — LA M(J:) — + La Jo.

L'emploi de la formule de Thomson se trouve ainsi légitimé et l’on a

2 DT Ce = cm ê em ‘cm cm ficm cm pi —:r(/2 Le an ==} LY CA = 4% ;

c'est-à-dire que l’antenne vibre en quart d’onde. Pour le décrément logarithmique de rayonnement 5,, on obtient, pour l’oscillation fondamentale, la formule suivante due à Abraham

S1, en outre, On imagine l’antenne remplacée par un cireuit de

courant quasi stationnaire, on peut exprimer l’énergie rayonnée par une perte Joule produite dans une résistance équivalente fictive. Suivant l’endroit où l’on suppose cctte résistance intercalée dans l'antenne, on obtient des valeurs différentes. Le nœud de tension ayant une importance particulière, c’est là qu’on a coutume de supposer la résistance intercalée. On obtient alors

As 12 ws, Ai | £ 2 4 où £ est la valeur efficace de l’intensité au ventre de courant, c’est-

à-dire que

d'où À

Nr

ws— 369,6.

Pour toutes les antennes d’émission et de réception, la résistance de rayonnement théorique est donc la même : 369,6. Elle ne dépend pas de la hauteur de l'antenne.

5. Antenne en T. — L'antenne en T est une réalisation pratique d’un oscillateur linéaire de Hertz dans lequel, par suite de ladjonction de grandes capacités terminales, la répartition du courant est à peu près quasi stationnaire. D’après cela, les équations établies pour cet oscillateur peuvent être transportées sans plus dans le cas présent. La self L, de l'antenne réside surtout dans le fil verucal, et le calcul de sa valeur ne présente aucune difficulté. La capacité GC, de Pantenne par rapport à la terre dépend en première ligne de la grandeur de la surface parallèle au sol et de sa distance à la couche d’eau. Pour une répartition du courant sensiblement quasi stationnaire, on peut se servir de l’équation ordinaire, qui donne

pour C, la valeur approchée Fcm?

À — ji’

F étant la surface d'antenne parallèle au sol et L sa distance à la couche d’eau. On obtient des résultats plus exacts en se basant sur le dessin des lignes de force de l’antenne considérée. Enfin, la rési-

stance de rayonnement s’évalue à l’aide de la relation déjà vue i; J

ws — 1607? e car, dans ce cas, on doit poser A4y— /. D'ailleurs, la répartition du courant élant à peu près quasi stationnaire, on peut calculer la longueur d'onde par la même formule que pour un circuit oscillant fermé

NTRNEECS

tandis qu’on avait, pour l’oscillateur linéaire, À — Â VLa Ca.

Si donc, pour une forme donnée d’antenne, on connaît la longueur d'onde et les grandeurs électriques vraies C, ou L,, la valeur comprise entre 4 et 2t qu'a le coefficient du radical permet de se rendre compte de la répartition du courant, c’est-à-dire de se rendre compte si l'antenne considérée appartient plutôt au type de l'antenne linéaire ou à celui de l’antenne à grande capacité terminale. On peut se faire une idée plus parfaite de ces circonstances en représentant graphiquement, pour les diverses antennes, la répartition du courant le long de chacun des fils : on ajoute alors entre eux les courants qui, à la même hauteur, agissent dans le même sens, el l’on fait la différence de ceux qui agissent en sens contraires; on obtient ainsi la valeur résultante qui intervient seule pour l’action à distance.

On peut alors passer aux autres formes d’antennes, en parapluie (fig. 1), en toit ou en cône, ou encore constituées par la combinaison de plusieurs de ces formes fondamentales. La grandeur de la résistance , étant d’un intérêt particulier, nous donnons cidessous un résumé des relations qui existent entre les hauteurs absolues / des antennes et leurs hauteurs efficaces ex qui sont nécessaires pour évaluer l’énergie rayonnée par l'antenne d’après la formule

hèr J2 Me 1007 -—,- watts:

Antenne linéaire

DARDLn. / ES “li; Rd Le TT

Antenne linéaire avec bobine de self intercalée :

Antenneen T :

Antenne parapluie :

hauteur totale.

hex © hauteur du bord inférieur +

Il est vrai que le très grand nombre des formes d'antennes employées en pratique et l'influence des conducteurs qui se trouvent dans leur voisinage immédiat rendent encore actuellement imposble de calculer à l’avance les grandeurs caractéristiques d’une installation avec quelque précision; pourtant les équations indiquées ci-dessus fournissent quelques points de repère. Ainsi, 1l est intéressant de constater que pour de mêmes hauteurs d'antenne, de mêmes longueurs d'onde et de mêmes valeurs du courant à la prise de terre, les énergies rayonnées peuvent, suivant la forme de l’antenne, varier dans la proportion de 1 à 2

De plus, pour deux antennes de hauteurs différentes mais de même modèle, les longueurs d’onde sont entre elles comme les dimensions homologues, tandis que les décréments logarithmiques sont constants, de même que les résistances de rayonnement.

De ce qui précède on pourrait conclure que la forme de l'antenne, étant données sa hauteur et la longueur d’onde employée, n’est que d’une importance secondaire pour l’ensemble de l'installation. Mais celte idée serait absolument fausse : d’abord, ainsi qu’on l’a déjà signalé au sujet des amortissements, la forme du champ électrostatique entre l'antenne et la terre influe notablement sur la grandeur des pertes; ensuite les appareils de transmission ne peuvent êlre construits convenablement qu’en tenant comple de l’antenne dont on se sert. Si l’on suppose des quantités d'énergie égales dans l'antenne, et si la résistance amortissante est faible, les différents organes doivent être déterminés d’après l'intensité du courant; tandis que, si la capacité de l'antenne est pelite et sa résistance amortissante grande, ce sera surtout des questions d'isolement qui entreront en jeu. Il en résulte qu'un générateur à arc, par exemple,

pour une énergie débitée déterminée, doit être constitué différemment suivant qu'il travaille sur une antenne à rayonnement fort ou faible. Dans l’émission par étincelles, il vient s'ajouter ce fait que, pour que les stations qui communiquent entre elles puissent s’accorder, il faut que l’amortissement des trains d’ondes envoyés ne dépasse pas une certaine valeur. Le désir de s’installer facilement, ou, comme dans la plupart des installations modernes, d'employer l'excitation par choc, peut aussi influer sur les dimensions de l’antenne. Ajoutons enfin qu’il faut, dans tous les systèmes travaillant avec des trains d’ondes amortis, faire attention à ce que les décharges successives ne se recouvrent pas, ce qui pourrait arriver avec des ondes longues et de faibles amortissements et affaiblirait Le son à la réception.

À côté des formes signalées Jusqu'ici, on a indiqué tout récemment une troisième forme d'antenne (Braun, Zehnder, Marconi, Fessenden, Kiebitz). Elle porte le nom d'antenne de terre, et la manière la plus simple de la réaliser consiste à tendre deux fils audessus du sol dans deux directions opposées à partir du point d’excitation. Cette antenne ne nécessite pas de mât élevé et, par suite de la faible hauteur des fils au-dessus du sol, les perturbations atmosphériques peuvent être moindres qu'avec les autres formes; mais il faut remarquer que d’abord la nature du sous-sol intervient dans la portée et qu'ensuite, pour une petite capacité, l’amortissement propre de cet oscillateur possède des valeurs relativement élevées ; de sorte que l’antenne de terre semblerait plutôt indiquée pour la réception que pour la transmission. Pourtant, pour des installations

particulières, assez petites, dans lesquelles le trafic doit s'effectuer

de préférence dans la direction suivant laquelle les fils sont tendus, l'emploi de cette antenne peut être intéressant.

À côté de ces considérations plutôt théoriques, parlons de quelques points qui sont à observer dans la construction des antennes. Ainsi qu'il résulte des conditions données pour que l'énergie reçue soit maximum, les conditions imposées aux antennes d'émission sont autres que celles que doivent réaliser les antennes de réception. Dans le premier cas, en effet, il est nécessaire d'avoir un grand pouvoir rayonnant, tandis qu’à la réception sa valeur doit être réduite au minimum. Donc, dans toutes les stations où l’antenne est employée alternativement pour l’émission et la réception, on est forcé,

HR: . 1

226 CHAPITRE Vii.

pour s'éloigner le moins possible des deux conditions, de recourir à un compromis. On peut se demander pourtant si dans l'avenir, pour des installations spéciales (grandes stations, posles militaires), on n’en arrivera pas, afin d'atteindre les conditions les plus favorables, à séparer l'antenne de transmission de l'antenne de réception, soit en éloignant les stations de quelques kilomètres et en les faisant dépendre l’une de l’autre au moyen d’un disposiuf de bloquage automatique, soit en se servant d'un système à émissions dirigées et en établissant l'antenne de réception dans l’ombre électrique de l'antenne de transmission. Avec tous les dispositifs ayant pour but la transmission et la réception simultanées, la séparation de l’antenne d'émission et de l'antenne de réception augmentera toujours la portée et la sécurité de fonctionnement. La manière la plus simple d'y arriver serait de constituer ces disposilifs de telle sorte qu’en appuyant sur le manipulateur Morse on mette le récepteur en courtcircuit; ou bien que, dans les intervalles entre les différentes séries de décharges, l'antenne se trouve montée sur le circuit de réception. Mais avant tout, on a l'avantage de pouvoir construire chacune des antennes pour le rôle qui lui est destiné. On devra donc édifier, pour l’émission, un pylône élevé supportant une antenne à grand rayonnement; pour la réception, on ne prendra pas des mâls trop hauts, à cause des perturbations atmosphériques (antennes de terre) et, d'autre part, on disposera les fils de telle sorte que, en même temps qu’un faible amortissement de pertes, on n'ait pas une trop grande résistance de rayonnement.

Au point de vue de la construction de l’antenne proprement dite, une question se pose encore : savoir si l’on y arrivera avec un seul pylône, ou s'il sera plus avantageux d’avoir plusieurs supports. Il faut voir en même temps si les pylônes doivent être en bots ou en fer, haubanés ou non. Sans entrer dans le détail des conditions particulières que doivent remplir certaines stations (postes mobiles) où qui sont imposées par des circonstances climatériques (régions tropicales), le choix des matériaux, au point de vue purement électrique, doit être en faveur du mât de bois. On à déjà vu, au sujet de l’amortissement des antennes, les pertes considérables qui se produisent dans toutes les masses métalliques situées dans le champ électromagnétique de l'antenne. De même pour la seconde question, savoir si les pylônes doivent être haubanés ou non, la

conclusion est que, en raison des phénomènes électriques, c’est le second mode de construction qu’il faut préférer. Si cependant, pour d’autres raisons, on ne veut pas d’un mât sans haubans, On peut, dans certaines circonstances, se servir d’un pylône en fer fractionné en de nombreux tronçons soigneusement isolés les uns des autres et ne nécessitant qu’un petit nombre de haubans, et avoir ainsi un meilleur résultat qu'avec une construction en bois qui, souvent, ne peut être utilisée.

Ce qui est plus facile à dire, c’est si avec un seul mât on pourra établir une antenne aussi bonne qu'avec un grand nombre de pylônes. L'emploi d’un seul pylône a d’abord cet avantage que le poids de l’antenne qui le charge agit également dans tous les sens et qu'on peut abaisser plus facilement des fils déterminés avec cette disposition absolument symétrique; ensuite, il y a ce fait qu’en élevant plusieurs supports on n’atteint plus pratiquement la même hauteur efficace d'antenne. On peut s’en convaincre facilement en dessinant les courbes de répartition du courant le long des fils et en mesurant la valeur qui en résulte pour l’action à distance, et cela qu'on ait en vue une antenne en cône, en double cône ou en parapluie. Ces considérations ne sont plus valables pour des antennes dissymétriques, douées peut-être d’un certain pouvoir de direction.

À ce sujet, indiquons également les propriétés des diverses formes d’antennes. Si l’on désire pouvoir, pour la réception, raccourcir le plus possible l’oscillation propre de l'antenne en y montant en série des condensateurs, il est nécessaire de maintenir la self de l’antenne aussi petite que possible. On a trouvé qu'un bon moyen pour cela est de prendre un dispositif dans lequel les fils d'antenne sont, dès leur sortie du poste, éloignés le plus possible les uns des autres (antennes à fils divergents). On y arrive très bien avec une antenne en cône, qui présente par suite un minimum de self-induction. Comme la capacité de l'antenne par rapport au sol est d'autant plus grande que la distance entre les fils d'antenne et la couche d’eau est plus petite, on peut, en allongeant ou en raccourcissant les fils d’antenne inclinés vers le sol, lui donner, dans de larges limites, une valeur convenable pour la transmission ou la réception. Par contre, dans toutes les stations qui travaillent de préférence avec une onde unique, il peut être bon de maintenir le plus éloignés possible les points où la différence de potentiel entre

RC A ST a due à

"VRET 1 TT Te ,

l'antenne et le sol est la plus grande : pour cela, on peut donner aux conducteurs situés le plus haut une grande self-induction, tandis que, en disposant convenablement les fils, on maintient la self pelite au voisinage du sol. En outre, dans ces types de stations, on devra s’eflorcer d’éviler autant que possible toute variation brusque des propriétés électriques ou géométriques de l’antenne. En effet, non seulement les réflexions d’ondes qui en résulteraient provo-. queraient des pertes d'énergie, mais les vibrations d’ordre supérieur, harmoniques ou non, qui prendraient naissance, pourraient diminuer la facilité d° dontaies des perturbations à la réception. Aussi est-il bon, surtout pour de grandes antennes qui ne sont pas symétriques, de relier entre elles les extrémités des fils par des connexions transversales, de manière que le système vibre autant que possible avec une longueur d’onde unique. Ceci ne doit pas être appliqué aux petites antennes, car ces connexions forment dans certains cas un circuit fermé sur lui-même dans le champ des fils verticaux, ce qui peut occasionner des pertes d'énergie. On jugera dans chaque cas ce qui sera le plus convenable.

Revenant au point de départ de ces considérations, qui était la recherche des facteurs qui entrent en jeu pour l'obtention de grandes portées, il ne faut pas oublier que, outre la grandeur de. l'énergie primaire et le choix convenable des antennes de transmission et de réception, le mode d’action et la sensibilité du détecteur employé ont une importance primordiale. On a jusqu'ici supposé implicitement que le problème de la télégraphie sans fil était un problème de transfert de force. Ceci n’est justfié que si le détecteur à la réception apparent à la catégorie des détecteurs intégrants, c’est-à-dire est sensible à la somme des trains d’ondes incidents. Si ce nest pas le cas, si le détecteur fonctionne comme un relais en équilibre instable et est mis en action par un choc d’ondes, les considérations précédentes doivent être modifiées. Mais il est inuüle d'entrer davantage dans ce sujet, car le développement de la radiotélégraphie se fait dans un sens tel que les détecteurs sensibles à l’énergie sont de plus en plus usités, et que vraisemblablement ils auront bientôt remplacé tous les autres.

Aux propriétés des installations d'émission et de réception vont s’ajouter, pour la portée qu’on peut atteindre, un troisième facteur : c'est la nature géographique de lPespace qui sépare les stations, et

l’état paruculier de l’atmosphère. On a tenu compte de l’atmo- : AR

sphère, dans l'équation initiale, par le facteur e VX. Mais, dans la mesure de la portée d’une station, il faudra toujours compter avec un facteur de sécurité que l'expérience indiquera. De nombreuses observations ont montré que, dans les mêmes conditions, la portée est plus grande sur mer que sur terre, et que les montagnes causent une forte absorption d'énergie; il en est de même quand il y a, au voisinage du poste de transmission des grandes villes, des forêts ou des pentes abruptes. Une ionisation élevée de l'air, due à un rayonnement solaire intense, agit dans le même sens, l'air se comportant alors vis-à-vis des ondes électriques comme un milieu trouble vis-à-vis de la lumière. Par temps humide et pendant la nuit, les portées croissent au contraire notablement,

Pour s'opposer autant que possible à Loutes ces influences nuisibles, dont l’action est difficile à délimiter, on est amené, par analogie avec ce fait que les rayons lumineux rouges traversant l'air et les nuages plus facilement que les rayons violets qui sont à longueur d'onde plus courte, à ne pas choisir des ondes trop courtes. Bien qu'on ne puisse pas donner une règle générale pour le choix le plus avantageux de la fréquence des oscillations, l'expérience a cependant confirmé ce qui précède : si l’on emploie une longueur d'onde plus grande, l'influence absorbante de l’air ionisé diminue, et les ondes contournent plus facilement les obstacles qui sont sur leur trajet.

En résumé, il en résulte qu’en tous cas le choix de la fréquence la plus favorable ne dépend pas seulement des dispositions particulières des postes d'émission et de réception, mais que, strictement parlant, elle devrait varier avec chaque heure du jour, chaque distance et chaque direction.

La mesure suivante a pour objet d'évaluer le rendement d’une installation radiotélégraphique, ce qui permet d'essayer de vérifier les équations précédentes; elle peut servir à éclaircir en même temps un autre point, en mesurant, pour une énergie de transmission donnée, l'énergie efficace reçue par le système récepteur en fonction de Ja longueur d'onde.

Si l’on considère le système de transmission représenté par la figure 155 comme un circuit parcouru par du courant quasi station-

naire dont, pour une capacité GC, et une longueur d'onde À, on obtient par une mesure le décrément S,, l’énergie dépensée par seconde se calcule par la formule

è LE " 1= 1 W= 190 —— 1?

Pal ll

énergie qui est, en appelant w,, la résistance de rayonnement,

As, — 1? Ms,

Si, d'autre part, #2 représente la résistance d'amortissement totale de l’antenne réceptrice, l'énergie qu ’elle emprunte au champ électromagnétique qui se propage est

À = 2 Wo,

Cette énergie, de même qu’à l'émission, se compose de deux termes, dont l’un A,, représente la portion d’énergie rayonnée à nouveau vers l’extérieur, tandis que A, est l’énergie électrique transformée

en chaleur Anse As, + An:

En supposant, d'autre part, que À, est surtout dépensée dans le

détecteur (ici un thermo-galvanomètre) cette grandeur représente l'énergie utilisée dans le transport de force par radiotélégraphie.

Pour évaluer ces diverses quantités, on peut, d’après Reich et Erskine-Murray, procéder par mesure des courants dans les antennes de transmission et de réception pour deux états de rayonnement différents. Ceci peut se faire, par exemple, en maintenant fixes la longueur d'onde et la forme générale de l’antenne et en faisant varier la hauteur efficace L,,r de l’antenne, en abaissant toute cette antenne ou en modifiant l’inclinaison de quelques-unes de ses parties.

On obtient alors, d’après ce qu’on a vu plus haut,

Au = te ws, + 1 (wa = ws, Ÿ le = Miuerti,